Nowadays there are powerful tools for Domain-Specific Modeling. An ongoing problem is the insuffcient tool interoperability which complicates the development of complete tool chains or the re-use of existing metamodels, models, and model operations. In this paper we present the approach of M3-Level-Based Bridges and apply this approach to enable the interoperability between two selected tools. The first tool is MetaEdit+ with strengths in (meta)modeling and the second tool is the Eclipse Modeling Framework with advantages in model processing by transformation and generation tools.

La préconception est une phase aboutissant à la génération d’une architecture physique de concept. Dès cette phase, il est crucial de choisir une architecture qui prenne en compte les contraintes multi-physiques. Cette thèse permet de répondre à cette problématique : comment évaluer des architectures physiques d’un système complexe sous contraintes multi-physiques pendant les phases amont, afin de limiter les risques de couplages multi-physiques dans les étapes suivantes, qui engendrent une augmentation conséquente de la durée et du coût de la conception ?Pour répondre à cette problématique, nous proposons tout d’abord un processus nommé SAMOS permettant aux acteurs de cette phase d’échanger des informations en limitant le risque d’incohérences et d’incompréhensions. Puis, en nous limitant à l’analyse thermique, nous avons développé une plateforme « modeleur 3D thermique », s’appuyant sur un environnement 3D, deux extensions SysML et des transformations de modèle, pour faciliter les échanges d’informations et de données entre l’architecte système, l’architecte 3D et les équipes de simulation, et ainsi diminuer la redondance et le temps de conception.Ainsi, pour permettre la gestion de l’encombrement et du positionnement spatial de chaque équipement, une extension SysML GERTRUDe a été proposée pour pouvoir spécifier des exigences géométriques : formes géométriques simples des composants, dimensions, contraintes de positionnement.GERTRUDe utilise le modèle géométrique des SATT enrichi avec les paramètres intrinsèques. De la même façon, l’extension SysML TheReSE, basée sur GERTRUDe, permet la gestion des exigences thermiques : propriétés thermiques de composants et spécification des interactions thermiques susceptibles d’intervenir entre les composants de l’architecture.De même les interactions thermiques entre les différents équipements peuvent être soit spécifiées en SysML, soit être ajoutées dans l’environnement 3D. Ces informations permettent de définir alors un réseau d’interactions thermiques, qui intègre à la fois les informations géométriques et thermiques. Ce réseau est alors transformé en un modèle thermique implémenté en Modelica, qui permet par simulation d’évaluer la température des faces des composants.Les approches proposées ont été implémentées dans un démonstrateur, afin de démontrer la faisabilité du concept sur plusieurs cas d’études industriels, et ainsi valider les attentes industrielles vis-à-vis de l’approche proposée et ses perspectives. / Conceptual design leads to the generation of a physical concept architecture. From this phase, it is crucial to select an architecture that takes into account multi-physical constraints. We propose in this thesis to solve the following research issue: how can the physical architectures of a complex system under multi-physical constraints be evaluated during the earlier design phases, in order to limit the risks of multi-physical coupling in the following phases that generate a considerable increase in design time and cost?To tackle this problem, we first propose a framework called SAMOS which allows the actors in the design to exchange information during this phase while limiting the risks of inconsistencies and misunderstandings. Then, by focusing on the thermal analysis, we develop a "thermal 3D sketcher" platform, based on a 3D environment, two SysML extensions and several model transformations. It will facilitate human and data exchanges between System architects, 3D architects and simulation teams, thus reducing redundancy and design time.Thus, in order to manage the geometry requirements and spatial positioning of each item of equipment, the GERTRUDe SysML extension is proposed. It allows specifying geometrical requirements such as simple geometrical shapes for the components, their dimensions and positioning constraints.GERTRUDe uses TTRS (Technologically and Topologically Related Surfaces) geometrical modeling enriched with intrinsic parameters. Likewise, the TheReSE SysML extension, based on GERTRUDe, allows the management of thermal requirements: the thermal properties of components and the specification of thermal interactions that may occur between the architecture components.The transformation rules are described. They automatically generate a specified architecture which includes possible geometrical constraints that can be transformed from a SysML environment into a 3D environment; the direction of transformation can be reversed so that a 3D architecture can be traced from a 3D environment to a SysML environment.Similarly, the thermal interactions between the different components can be either specified in SysML or be added in the 3D environment. This information allows defining a thermal interactions network which integrates both geometrical and thermal data. This network is then transformed into a thermal model implemented in Modelica, which allows simulation to evaluate the temperatures of the components’ faces.The approach proposed is implemented in a demonstrator to provide proof of concept based on several industrial case studies, thus validating the industrial expectations with regard to the approach proposed and its perspectives.

In today’s world we see that Embedded Systems forms a major part in the life of a human being. Almost every device today has an electronic chip embedded in it. When it comes to automotive, these electronic devices are multiplying. This has resulted in innovative methods of developing Embedded Systems. Among them, Model Based Development has become very popular and a standard way of developing embedded systems. Now, we can see that most embedded systems, especially the automotive systems, are being developed using Model development tools like Simulink. In the design and development of Driver Assistance System, Model Based Design (MBD) plays an important role from system design and simulation to code generation. Modeling tool Matlab/Simulink is now among the most popular tools. Due to the proprietary nature of Simulink and challenges in requirement elicitation phase the industry is looking towards an open source alternative, such as Scicos. Since, most of the OEMs are still using Simulink, there is a need for interoperability between Simulink and Scicos. The present work proposes metamodels for Simulink and Scicos, and Model transformation using these Metamodels for the inter-operability. In order to develop the model transformation the metamodels for Simulink and Scicos were developed using EMF Ecore. These metamodels conform to OMGs MOF Standards. These metamodels were used in developing the transformation definition using the language QVTo. First a simple model was developed, and transformation rules were applied and verified using it. Then a Simulink subsystem of a cross wind assistance system was subjected to forward transformation. The outputs of the model before transformation and that after transformation were compared. They were found to give the same output as desired. Thus, verifying the transformation definition. An attempt was made to achieve reverse transformation. A subsystem in Scicos was considered for reverse transformation. After subjecting it to transformation, an intermediate model conforming to Simulink metamodel was obtained. This shows that the interoperability between Scicos and Simulink can be achieved.

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The main part in the testing of the software is in the generation of test cases suitable for software system testing. The quality of the test cases plays a major role in reducing the time of software system testing and subsequently reduces the cost. The test cases, in model de- sign stages, are used to detect the faults before implementing it. This early detection offers more flexibility to correct the faults in early stages rather than latter ones. The best of these tests, that covers both static and dynamic software system model specifications, is one of the chal- lenges in the software testing. The static and dynamic specifications could be represented efficiently by Unified Modelling Language (UML) class diagram and sequence diagram. The work in this thesis shows that High Level Petri Nets (HLPN) can represent both of them in one model. Using a proper model in the representation of the software specifications is essential to generate proper test cases. The research presented in this thesis introduces novel and automated test cases generation techniques that can be used within a software sys- tem design testing. Furthermore, this research introduces e cient au- tomated technique to generate a formal software system model (HLPN) from semi-formal models (UML diagrams). The work in this thesis con- sists of four stages: (1) generating test cases from class diagram and Object Constraint Language (OCL) that can be used for testing the software system static specifications (the structure) (2) combining class diagram, sequence diagram and OCL to generate test cases able to cover both static and dynamic specifications (3) generating HLPN automat- ically from single or multi sequence diagrams (4) generating test cases from HLPN. The test cases that are generated in this work covered the structural and behavioural of the software system model. In first two phases of this work, the class diagram and sequence diagram are decomposed to nodes (edges) which are linked by Classes Hierarchy Table (CHu) and Edges Relationships Table (ERT) as well. The linking process based on the classes and edges relationships. The relationships of the software system components have been controlled by consistency checking technique, and the detection of these relationships has been automated. The test cases were generated based on these interrelationships. These test cases have been reduced to a minimum number and the best test case has been selected in every stage. The degree of similarity between test cases is used to ignore the similar test cases in order to avoid the redundancy. The transformation from UML sequence diagram (s) to HLPN facilitates the simpli cation of software system model and introduces formal model rather than semi-formal one. After decomposing the sequence diagram to Combined Fragments, the proposed technique converts each Combined Fragment to the corresponding block in HLPN. These blocks are con- nected together in Combined Fragments Net (CFN) to construct the the HLPN model. The experimentations with the proposed techniques show the effectiveness of these techniques in covering most of the software system specifications.

Face à la complexité des logiciels multitâches, liée aux contextes économique et concurrentiel très pressants, la portabilité des applications et la réutilisabilité des processus de déploiement sont devenues un enjeu majeur. L'ingénierie dirigée par les modèles est une approche qui aspire répondre à ces besoins en séparant les préoccupations fonctionnelles des systèmes multitâches de leurs préoccupations techniques, tout en maintenant la relation entre eux. En pratique, cela se concrétise par des transformations de modèles capables de spécialiser les modèles pour des plates-formes cibles. Actuellement, les préoccupations spécifiques à ces plates-formes sont décrites implicitement dans les transformations eux même. Par conséquence, ces transformations ne sont pas réutilisables et ne permettent pas de répondre aux besoins hétérogènes et évolutifs qui caractérisent les systèmes multitâches. Notre objectif est alors d'appliquer le principe de séparation de préoccupation au niveau même de la transformation des modèles, une démarche qui garantie la portabilité des modèles et la réutilisabilité des processus de transformation.Pour cela, cette étude propose premièrement une modélisation comportementale détaillée des plates-formes d'exécutions logicielles. Cette modélisation permet d'extraire les préoccupations spécifiques à une plate-forme de la transformation de modèle et les capturer dans un modèle détaillé indépendant et réutilisable. Dans un second temps, en se basant sur ces modèles, elle présente un processus générique de développement des systèmes concurrents multitâches. L'originalité de cette approche réside dans une véritable séparation des préoccupations entre trois acteurs à savoir le développeur des chaînes de transformation, qui spécifient une transformation de modèle générique, les fournisseurs des plates-formes qui fournissent des modèles détaillés de leurs plates-formes et le concepteur des applications multitâche qui modélise le système. A la fin de cette étude, une évaluation de cette approche permet de montrer une réduction dans le coût de déploiement des applications sur plusieurs plates-formes sans impliquer un surcoût de performance. / Given the complexity of multitasked software, linked to very pressing economic and competitive contexts, application portability and deployment process reusability has become a major issue. The model driven engineering is an approach that aspires to meet these needs by separating functional concerns of multitasking systems from their technical concerns, while maintaining the relationship between them. In practice, this takes the form of model transformations that specializes models for target platforms. Currently, concerns specific to these platforms are described implicitly in the transformations themselves. Consequently, these transformations are not reusable and do not meet the heterogeneous evolutionary needs that characterize multitasking systems. Our objective is then to apply the principle of separation of concern even at the level of transformation models, an approach that guarantees portability and reusability of models transformation process.To do this, this study provides first a detailed behavioral modeling of software execution platform. This modeling allows to extract specific concerns from model transformation and to capture them in a detailed platform model independent and reusable. In a second step, based on these models, it presents a generic process for developing concurrent systems. The originality of this approach is a true separation of concerns between three actors: the developer of transformation tool, who specifies a generic model transformation, platform providers that provide detailed models of their platforms and the multitasked system designer that models the system. At the end of this study, an evaluation of this approach shows a reduction in the cost of deploying applications on multiple platforms without incurring an additional cost of performance.

<p>Cilj istraživanja realizovanih u ovom radu, bio je je da se formalno opišu mogući pristupi transformacijama različitih opisa baza podataka iz jednog modela podataka u drugi i praktično provere kroz njihovu implementaciju u okviru jednog CASE alata, namenjenog projektovanju informacionih sistema i baza podataka. U skladu sa postavljenim ciljem definisan je metodološki pristup i softversko okruženje IIS*Ree koje omogućava visok nivo automatizacije procesa reinženjeringa informacionih sistema. Okruženje IIS*Ree, zasnovano na MDSD principima, kao krajnji rezultat generiše šemu baze podataka u izabranom ciljnom, konceptualnom ili implementacionom modelu podataka, kao i prototip aplikacije.</p> / <p>The goal of the research presented in this paper is to formally specify approaches to transformation of database specifications between different data models. The transformations are then to be implemented and tested using a CASE tool for modelling information systems and databases. Following this goal, a methodological approach is defined together with a software named IIS*Ree that provides a high level of automation of the information system reengineering process. The IIS*Ree software, developed in accordance to MDSD principles, generates database schemas specified in a target, conceptual or implementation data model, as well as application prototypes.</p>

La recherche en génie logiciel a depuis longtemps tenté de mieux comprendre le processus de développement logiciel, minimalement, pour en reproduire les bonnes pratiques, et idéalement, pour pouvoir le mécaniser. On peut identifier deux approches majeures pour caractériser le processus. La première approche, dite transformationnelle, perçoit le processus comme une séquence de transformations préservant certaines propriétés des données à l’entrée. Cette idée a été récemment reprise par l’architecture dirigée par les modèles de l’OMG. La deuxième approche consiste à répertorier et à codifier des solutions éprouvées à des problèmes récurrents. Les recherches sur les styles architecturaux, les patrons de conception, ou les cadres d’applications s’inscrivent dans cette approche. Notre travail de recherche reconnaît la complémentarité des deux approches, notamment pour l’étape de conception: dans le cadre du développement dirigé par les modèles, nous percevons l’étape de conception comme l’application de patrons de solutions aux modèles reçus en entrée. Il est coutume de définir l’étape de conception en termes de conception architecturale, et conception détaillée. La conception architecturale se préoccupe d’organiser un logiciel en composants répondant à un ensemble d’exigences non-fonctionnelles, alors que la conception détaillée se préoccupe, en quelque sorte, du contenu de ces composants. La conception architecturale s’appuie sur des styles architecturaux qui sont des principes d’organisation permettant d’optimiser certaines qualités, alors que la conception détaillée s’appuie sur des patrons de conception pour attribuer les responsabilités aux classes. Les styles architecturaux et les patrons de conception sont des artefacts qui codifient des solutions éprouvées à des problèmes récurrents de conception. Alors que ces artefacts sont bien documentés, la décision de les appliquer reste essentiellement manuelle. De plus, les outils proposés n’offrent pas un support adéquat pour les appliquer à des modèles existants. Dans cette thèse, nous nous attaquons à la conception détaillée, et plus particulièrement, à la transformation de modèles par application de patrons de conception, en partie parce que les patrons de conception sont moins complexes, et en partie parce que l’implémentation des styles architecturaux passe souvent par les patrons de conception. Ainsi, nous proposons une approche pour représenter et appliquer les patrons de conception. Notre approche se base sur la représentation explicite des problèmes résolus par ces patrons. En effet, la représentation explicite du problème résolu par un patron permet : (1) de mieux comprendre le patron, (2) de reconnaître l’opportunité d’appliquer le patron en détectant une instance de la représentation du problème dans les modèles du système considéré, et (3) d’automatiser l’application du patron en la représentant, de façon déclarative, par une transformation d’une instance du problème en une instance de la solution. Pour vérifier et valider notre approche, nous l’avons utilisée pour représenter et appliquer différents patrons de conception et nous avons effectué des tests pratiques sur des modèles générés à partir de logiciels libres. / Software engineering researchers have long tried to understand the software process development to mechanize it or at least to codify its good practices. We identify two major approaches to characterize the process. The first approach—known as transformational—sees the process as a sequence of property-preserving transformations. This idea was recently adopted by the OMG’s model-driven architecture (MDA). The second approach consists in identifying and codifying proven solutions to recurring problems. Research on architectural styles, frameworks and design patterns are part of this approach. Our research recognizes the complementarity of these two approaches, in particular in the design step. Indeed within the model-driven development context, we view software design as the process of applying codified solution patterns to input models. Software design is typically defined in terms of architectural design and detailed design. Architectural design aims at organizing the software in modules or components that meet a set of non-functional requirements while detailed design is—in some way—concerned by the contents of the identified components. Architectural design relies on architectural styles which are principles of organization to optimize certain quality requirements, whereas detailed design relies on design patterns to assign responsibilities to classes. Both architectural styles and design patterns are design artifacts that encode proven solutions to recurring design problems. While these design artifacts are documented, the decision to apply them remains essentially manual. Besides, once a decision has been made to use a design artifact, there is no adequate support to apply it to existing models. As design patterns present an ‘‘easier’’ problem to solve, and because architectural styles implementation relies on design patterns, our strategy for addressing these issues was to try to solve the problem for design patterns first, and then tackle architectural styles. Hence, in this thesis, we propose an approach for representing and applying design patterns. Our approach is based on an explicit representation of the problems solved by design patterns. Indeed, and explicit representation of the problem solved by a pattern enables to: 1) better understand the pattern, 2) recognize the opportunity of applying the pattern by matching the representation of the problem against the models of the considered system, and 3) specify declaratively the application of the pattern as a transformation of an instance of the problem into an instance of the solution. To verify and validate the proposed approach, we used it to represent and apply several design patterns. We also conducted practical tests on models generated from open source systems.

Initié en 2009, le projet MISE 2.0 (deuxième itération du projet Mediation Information System Engineering) s’articule autour d’une approche BPM (pour Business Process Management) et d’une vision MDE (pour Model-Driven Engineering). La réalisation d’une démarche BPM classique au sein d’une organisation nécessite de recueillir une connaissance couvrant à la fois les aspects structurel, informationnel et fonctionnel afin de définir des modèles de processus caractéristiques du comportement de l’organisation. Concernant le projet MISE 2.0, l’approche BPM considérée concerne un ensemble d’organisations collaboratives. Quant à la composante MDE, elle est destinée à faciliter l’automatisation des différentes étapes de la démarche : i) Recueil de la connaissance (caractérisation de la situation) : Il s’agit de collecter les information concernant la situation collaborative considérée, ii) Déduction de la cartographie de processus collaboratifs (définition de la solution) : il s’agit de définit les processus collaboratifs adaptés à la situation collaboratives caractérisée au niveau précedent and iii) Déploiement du SI de médiation (implémentation de la solution) : il s’agit d’implémenter le SI de médiation sous la forme d’une plateforme informatique capable d’orchestrer les processus collaboratif définis. La problématique scientifique relève des deux transitions entre ces trois niveaux d’abstractions : la première transition est prise en charge au niveau abstrait de la démarche MISE 2.0 alors que la seconde est traitée au niveau concret. Les travaux de thèse dont il est ici question se focalisent sur le niveau abstrait : déduction d’une cartographie de processus collaboratifs satisfaisant la situation collaborative considérée. Ce type d’objectif relève généralement d’activités entièrement manuelles qui nécessitent une importante quantité de travail afin d’obtenir les modèles de processus escomptés. Les travaux de recherches présentés ambitionnent d’automatiser cette démarche. Le principe est le suivant : (i) recueil, sous la forme de modèles, de la connaissance nécessaire à la caractérisation de la situation collaborative (informations sur les partenaires, les fonctions qu’ils partagent et leurs objectifs), (ii) déduction de la connaissance complémentaire relative à la dynamique collaborative qui pourrait satisfaire ces objectifs selon les moyens disponibles (cette phase s’appuie sur un métamodèle collaboratif, sur l’ontologie associée et sur des règles de transformation) et (iii) structuration de cette connaissance générée sous la forme d’une cartographie de processus collaboratifs (grâce à des algorithmes dédiés). / MISE 2.0 (for Mediation Information System Engineering, second iteration) project has been launched in 2009. The MISE 2.0 engineering approach is based on BPM (Business Process Management) and MDE (Model-Driven Engineering). Running a regular BPM approach on a specific organization consists in gathering structural, informational, and functional knowledge in order to design cartography of processes covering the behavior of the modeled organization. Regarding the MISE 2.0 project the BPM approach concerns a set of organizations and MDE helps in automatizing the different steps: i) Knowledge gathering (situation layer): collect information concerning the collaborative situation, ii) Processes cartography design (solution layer): design the processes according to the knowledge gathered and iii) MIS deployment (implementation layer): implement an IT structure able to run the processes cartography. Both the transitions between these layers are the hard-points of this approach: The first gap is managed at the abstract level of MISE 2.0 while the second one is managed at the concrete level of MISE 2.0. The current PhD is focused on the first issue: designing a relevant processes cartography from the modeled collaborative situation. However, this is usually a manual activity, which requires a large amount of work to draw the processes and their links. The current research works aim at building such collaborative process cartography in an automated manner. Our principles are (i) to gather the essential and minimum initial collaborative knowledge (e.g. partners, shared functions and collaborative objectives) in models, ii) to deduce the missing knowledge with the help of a collaborative metamodel, an associated ontology and transformation rules and iii) to structure the deduced knowledge in a collaborative process cartography thanks to dedicated algorithms.

La collaboration entre organisations est l’un des principaux enjeux de l’écosystème industriel actuel. L’établissement d’une telle collaboration doit être réactive, afin de saisir les différentes opportunités, et flexibles, pour pouvoir s’adapter aux changements dans la collaboration. Pour cela, ces collaborations doivent être supportées par un système d’information (SI) dédié, en charge de fournir l’interopérabilité entre les différents SI des partenaires et capable de gérer les spécificités de la collaboration. Le projet MISE (Mediation Information System Engineering) propose une approche dirigée par les modèles permettant à l’utilisateur de concevoir un Système d’Information de Médiation (SIM) adapté au support de cette collaboration. Deux étapes sont au coeur de la conception de ce SIM : la génération du processus métier collaboratif depuis une description de la situation (niveau abstrait) et sa transformation en un système exécutable (niveau concret). Ce manuscrit s’intéresse à cette seconde phase et tente, à l’aide de technologies basées sur la connaissance, de réconcilier ces modèles métiers avec les services techniques disponibles. Après une étude du besoin et des méthodes existantes d’apport sémantique pour les différents niveaux d’abstraction, nous faisons le choix de nous intéresser aux standards SAWSDL et WSMO-Lite au niveau des services et nous proposons un nouveau mécanisme d’annotation sémantique au niveau des processus métier (appelé SABPMN), faute de standard reconnu. Les informations sémantiques ajoutées aux modèles sont ensuite exploitées lors de la transformation des processus métier en workflows exécutables proposée ici. Cette transformation se déroule alors en trois phases : (i) on recherche pour les différentes activités métier du processus le ou les service(s) qui répond(ent) au besoin métier exprimé à l’aide de mécanismes de sélection et de composition de services ; (ii) on génère pour chaque service à invoquer la transformation de données nécessaire pour garantir une bonne communication avec les autres composants ; (iii) une fois ces informations validées par l’utilisateur, on génère les fichiers nécessaires à l’exécution de ce processus sur la plateforme collaborative. Les résultats de cette thèse s’inscrivent aussi au sein du projet FUI ISTA3 (Interopérabilité de 3ème génération pour les Sous-Traitants de l’Aéronautique) qui se propose d’améliorer l’interopérabilité de la chaine logistique des sous-traitants aéronautiques de l’Aerospace Valley afin de faciliter la co-conception. Une implémentation des différents mécanismes proposés a été réalisée et est disponible sous la forme d’un prototype fonctionnel open-source. / Collaboration bewteen organisations is one of nowadays main stakes in industrial ecosystem. Establishment of such collaboration must be reactive, in order to take avantage of opportunities, and flexible, in order to adapt collaboration to context changes. In this view, such collaboration must be supported by a dedicated Information System (IS), responsible for ensuring interoperability between partner’s IS and able to manage collaboration specificities. MISE project (Mediation Information System Engineering) provides a model-driven engineering approach dedicated to design a Mediation Information System (MIS) which supports this collaboration. Two steps are involved in the MIS design : generation of business processes from the description of the collaborative situation (abstract level) and transformation of these process models into an executable system (concrete level). This PhD thesis takes interest in the second level trying to match those business models with available technical services, thanks to knowledge based technologies. First, we studied our semantic needs and existing methods of semantic annotation for models from both business and technical levels. We chose SAWSDL and WSMOLite standards for service annotations whereas we provided a new semantic annotation mechanism for business processes (called SABPMN), in the absence of existing standard. Added semantic information is then used during the business processes to executable workflows transformation. This transformation is performed in three steps : (i) for each activity involved in business processes we search for technical services which fit our business needs thanks to our service selection and composition mechanisms ; (ii) we generate for each selected service the required data transformation to ensure correct communication with other components ; (iii) once this information validated by user, we generate technical files expected by the collaborative platform to execute those processes. Those results are in line with the FUI ISTA3 project (3rd generation of Interoperability for Aeronautics Sub-contracTors) which focuses on improving supply chain interoperability for aeronautics sub-contractors of Aerospace Valley in order to facilitate co-design. All proposed transformation and matchmaking mecanisms are implemented as open-source functional prototypes.